Крейг Вентер - Расшифрованная жизнь. Мой геном, моя жизнь

• Название: Расшифрованная жизнь. Мой геном, моя жизнь
• Автор: Крейг Вентер
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2015
• ISBN: 978-5-9963-2910-6

Крейг Вентер – один из ведущих ученых нашего времени, внесший огромный вклад в развитие геномики. В феврале 2001 года Вентер опубликовал полностью секвенированный геном человека. Его замечательные мемуары – честный, откровенный рассказ о своей жизни, в которой было и небогатое детство, и война во Вьетнаме, и общение с выдающимися учеными, научившими его любить науку и честно служить ей. «Расшифрованная жизнь» – еще и рассказ о том, как сегодня делаются открытия и как нелегко приходится тем, кто пытается отстаивать новое.

---

Мое усердие приносило свои плоды. Я получал круглые пятерки по всем предметам, как и Барбара. Узнав, что мы приняты в Калифорнийский университет в Сан-Диего, мы праздновали всю ночь. Однако оставалась финансовая проблема. Плата за обучение в размере 900 долларов в квартал может показаться небольшой по сегодняшним меркам, но моя стипендии от штата Калифорния ее не покрывала. Мне нужно было придумать, на что мы с Барбарой будем жить, если будем учиться на дневном отделении. Как женатые студенты, мы имели право на студенческий кредит, но мой отец согласился одолжить нам эти деньги без процентов – при условии, что я дам ему расписку. Его очевидное недоверие было мне неприятно, но я был благодарен ему за помощь.

Мой геном и мой брат

Купаясь с младшим братом в океане вблизи Сан-Диего, однажды я увидел на расстоянии менее 20 м от нас здоровенный плавник. Хотя мы легко могли бы избежать встречи с акулой, я запаниковал – у Кейта было врожденное поражение слухового нерва, и он пользовался слуховым аппаратом, который вынул, пойдя в воду, и теперь не мог слышать ни моих криков, ни криков людей в соседней лодке. У меня не было иного выбора, кроме как подплыть к нему и рукой показать на акулу, стараясь привлечь его внимание. Наверное, мы были похожи на героев мультфильмов, когда практически выпрыгнули в лодку из воды.

В 50-х и 60-х годах прошлого века общество часто относилось недоброжелательно к людям с физическими недостатками, и Кейту в школе пришлось нелегко. Он был самым младшим ребенком в семье, и мы очень заботились о нем. Есть ли в моем собственном геноме какие-то намеки на то, почему Кейт родился глухим? Все-таки половина наших генов – общая. Ряд исследований связывает глухоту с изменениями в генах. После исследования одной большой костариканской семьи ученые связали потерю слуха с геном DIAPHI, а другой ген TMIE – с глухотой у мышей и у членов нескольких индийских и пакистанских семей. У меня, к счастью, нет ни одной из этих мутаций.

Другим возможным виновником глухоты Кейта является ген CDH23, который, по-видимому, играет определенную роль в формировании волосковых сенсорных клеток во внутренней части уха. Названные волосковыми из-за сходства с волосовидными отростками на их поверхности, волосковые клетки образуют ленту из датчиков вибрации по всей длине передней части ушного лабиринта – спиралевидную, похожую на улитку структуру во внутреннем ухе, которая распознает звук. Я проверял наличие у себя этого гена и хотел узнать, все ли там в порядке, но и здесь ничего не прояснилось. Очевидно, мне придется проанализировать геном Кейта и выяснить, действительно ли гены несут ответственность за его пониженный слух.

Мы переехали в городок Дель-Мар и сняли небольшую квартирку на 15-й улице с видом на океан. Свой девятнадцатифутовый парусник я держал в соседнем заливе Мишн, соорудив швартовочную бочку из пивного бочонка и засунув в него старый мотор. Океан продолжал много значить в моей жизни. До хорошего пляжа в Дель-Мар, где можно заниматься серфингом, и до Блэк-Бич, длинного участка песчаного пляжа, где можно купаться нагишом, было рукой подать. Мой брат Кейт начал учиться неподалеку в Университете Сан-Диего, и мы часто ходили плавать, готовясь к «Ла-Хойя Майл» – соревнованиям на открытой воде.

Если я не валялся на пляже или не ходил на паруснике в океан, то посещал занятия. Среди моих учителей был Гордон Сато, невысокий американец японского происхождения, попавший во время Второй мировой войны в лагерь для интернированных, потом вступивший в американскую армию и после демобилизации вернувшийся в Калифорнию для изучения биохимии. В лаборатории Сато всегда было полно красивых женщин, которые якобы хотели «обучить его новым языкам», а он был внешне вполне доброжелателен, но на самом деле довольно безразличен к своим студентам. Тем не менее я преуспел в его предмете, и он был готов меня поддерживать.

Я увлекся разработанной им методикой культивирования клеток, которая позволяла с помощью ферментов растворять ткани для получения одиночных живых клеток, которые затем можно было выращивать в пластиковых кюветах. Сато понимал, что я способен на большее, чем просто медицина, и однажды, когда мы болтали на солнышке, он спросил, интересуют ли меня фундаментальные исследования. А у меня и в самом деле возникла идея продолжить эксперименты с клетками сердца куриного эмбриона.

Через несколько дней Сато сказал мне, что выдающийся энзимолог Натан Каплан хочет встретиться со мной, в том числе из-за моей необычной биографии. Хотя я был всего лишь студентом-старшекурсником, Каплан убедил меня выбрать какую-нибудь тему для исследования, которая бы его заинтриговала. Недолго думая, я нашел такую тему – реакция организма на стресс по типу «бей или беги», инициированная адреналином. Вскоре наступил важный скачок в моей эволюции от простого студента медицинского факультета к ученому-исследователю. Это произошло, когда я задал вопрос о том, каким образом адреналин заставляет клетки биться быстрее. Я предполагал, что кто-то знает ответ на этот вопрос, но, на удивление, таких людей не оказалось, хотя этот механизм имеет решающее значение для выживания человека. В течение нескольких следующих дней я погрузился в специальную литературу.

Я начал читать о рецепторах, о белках в клетке, с которыми поначалу взаимодействуют лекарства и гормоны. По одной популярной тогда в Англии теории, адреналин работал внутри клетки, а согласно широко распространенной в Америке точке зрения, – где-то на поверхности клетки. Я предложил Каплану положить конец этому спору, используя слои согласованно сокращающихся клеток сердца. Ему понравилась моя идея, и он даже предоставил мне небольшую лабораторию. К тому времени на Каплана работало более сорока ученых. Они ютились в нескольких лабораторных комнатах и мечтали о собственном рабочем месте, а потому были далеко не в восторге, узнав, что единственная свободная комната досталась какому-то студентику без всякого опыта работы.

А я, не обращая внимания ни на что, увлеченно экспериментировал – с двенадцатидневными оплодотворенными куриными эмбрионами: делал отверстие в верхней части скорлупы, а затем выливал содержимое яйца в чашку Петри. Эмбрионы были полупрозрачные, с огромными глазами. Красные, бьющиеся сердечки просвечивали сквозь кожу. Я вырезал их хирургическими ножницами, измельчал, а затем использовал фермент для разложения коллагена, который склеивал клетки сердца. Затем в течение суток я инкубировал клетки при температуре тела в питательной среде, содержащей сахар, аминокислоты и витамины, после чего изучал их под микроскопом. И тут я стал свидетелем настоящего чуда.

Крошечные клетки, которые я извлек из цыплят, прилепились к пластиковой поверхности чашки и как бы распластались. Каждая из них сокращалась, как тысячи крошечных сердец. Я наблюдал за ними несколько часов, а затем на моих глазах происходило второе чудо: по мере того как клетки сердца делились и начинали касаться друг друга, их биение становилось все более и более синхронным, пока, наконец, превратившись в единый плотный слой клеток, они не начинали сокращаться как единое целое.

И я, и Каплан и другие наши коллеги взволнованно следили за тем, как в чашке Петри неустанно трудятся клетки куриного сердца. Я вспрыснул в чашку небольшое количество адреналина, и эффект стал поистине магическим: клетки тут же забились еще быстрее. Смываю адреналин – и они замедляют ритм и возвращаются к нормальной скорости биения. Добавляю адреналин, и они снова начинают неистово сокращаться. При обсуждении с Капланом полученных результатов мы придумали принципиально новый способ разгадывания секрета действия адреналина. Поисками ответа на вопрос, где именно в клетке действует адреналин, я буду заниматься ближайшие 10 лет.

А в это время на восточном побережье США, в одном из Национальных институтов здоровья (НИЗ), в лаборатории лауреата Нобелевской премии по химии Кристиана Анфинсена молодой ученый по имени Педро Куатрекасас присоединил инсулин к крошечным бусинкам сахара (сефа розе) и обнаружил, что из-за большого размера полученных гранул инсулин не может проникнуть внутрь липидных клеток. Тем не менее он продолжает работать в качестве гормона и стимулирует жировые клетки, которые, в свою очередь, преобразуют глюкозу в триглицериды. Этот простой и элегантный эксперимент доказывал, что инсулин воздействует на поверхностные рецепторы жировых клеток.

Я мог бы сделать нечто подобное и выяснить, где именно действует адреналин, с использованием возможностей лаборатории Каплана. В его лаборатории Джек Диксон изучал активность ферментов, присоединяя крупные молекулы белка к стеклянным бусинкам размером с песчинку. Каплан предложил мне поработать вместе с Джеком, чтобы найти способ химически присоединить молекулы адреналина к бусинкам, но без снижения биологического воздействия на клетки сердца.